socket 学习

Socket（套接字）

◆先看定义：

typedef unsigned int u_int;

typedef u_int SOCKET;

◆Socket相当于进行网络通信两端的插座，只要对方的Socket和自己的Socket有通信联接，双方就可以发送和接收数据了。其定义类似于文件句柄的定义。

◆Socket有五种不同的类型：

1、流式套接字(stream socket)
定义：

#define SOCK_STREAM 1

流式套接字提供了双向、有序的、无重复的以及无记录边界的数据流服务，适合处理大量数据。它是面向联结的，必须建立数据传输链路，同时还必须对传输的数据进行验证，确保数据的准确性。因此，系统开销较大。

2、 数据报套接字(datagram socket)

定义：

#define SOCK_DGRAM 2

数据报套接字也支持双向的数据流，但不保证传输数据的准确性，但保留了记录边界。由于数据报套接字是无联接的，例如广播时的联接，所以并不保证接收端是否正在侦听。数据报套接字传输效率比较高。

3、原始套接字(raw-protocol interface)

定义：

#define SOCK_RAW 3

原始套接字保存了数据包中的完整IP头，前面两种套接字只能收到用户数据。因此可以通过原始套接字对数据进行分析。
其它两种套接字不常用，这里就不介绍了。

◆Socket开发所必须需要的文件(以WinSock V2.0为例)：

头文件：Winsock2.h

库文件：WS2_32.LIB

动态库：W32_32.DLL

一些重要的定义

1、数据类型的基本定义：这个大家一看就懂。

typedef unsigned char u_char;

typedef unsigned short u_short;

typedef unsigned int u_int;

typedef unsigned long u_long;

2、 网络地址的数据结构，有一个老的和一个新的的，请大家留意，如果想知道为什么，
请发邮件给Bill Gate。其实就是计算机的IP地址，不过一般不用用点分开的IP地
址，当然也提供一些转换函数。

◆ 旧的网络地址结构的定义，为一个4字节的联合：

struct in_addr {

union {

struct { u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; } S_un_b;

struct { u_short s_w1,s_w2; } S_un_w;

u_long S_addr;

} S_un;

#define s_addr S_un.S_addr /* can be used for most tcp & ip code */

//下面几行省略,反正没什么用处。

};

其实完全不用这么麻烦，请看下面:

◆ 新的网络地址结构的定义：
非常简单，就是一个无符号长整数 unsigned long。举个例子：IP地址为127.0.0.1的网络地址是什么呢？请看定义：

#define INADDR_LOOPBACK 0x7f000001

3、 套接字地址结构

(1)、sockaddr结构：

struct sockaddr {

u_short sa_family; /* address family */

char sa_data[14]; /* up to 14 bytes of direct address */

};

sa_family为网络地址类型，一般为AF_INET，表示该socket在Internet域中进行通信，该地址结构随选择的协议的不同而变化，因此一般情况下另一个与该地址结构大小相同的sockaddr_in结构更为常用，sockaddr_in结构用来标识TCP/IP协议下的地址。换句话说，这个结构是通用socket地址结构，而下面的sockaddr_in是专门针对Internet域的socket地址结构。

(2)、sockaddr_in结构

struct sockaddr_in {

short sin_family;

u_short sin_port;

struct in_addr sin_addr;

char sin_zero[8];

};

sin _family为网络地址类型，必须设定为AF_INET。sin_port为服务端口，注意不要使用已固定的服务端口，如HTTP的端口80等。如果端口设置为0，则系统会自动分配一个唯一端口。sin_addr为一个unsigned long的IP地址。sin_zero为填充字段，纯粹用来保证结构的大小。

◆ 将常用的用点分开的IP地址转换为unsigned long类型的IP地址的函数：

unsigned long inet_addr(const char FAR * cp )

用法：

unsigned long addr=inet_addr("192.1.8.84")

◆ 如果将sin_addr设置为INADDR_ANY，则表示所有的IP地址，也即所有的计算机。

#define INADDR_ANY (u_long)0x00000000

4、 主机地址：

先看定义：

struct hostent {

char FAR * h_name; /* official name of host */

char FAR * FAR * h_aliases; /* alias list */

short h_addrtype; /* host address type */

short h_length; /* length of address */

char FAR * FAR * h_addr_list; /* list of addresses */

#define h_addr h_addr_list[0] /* address, for backward compat */

};

h_name为主机名字。

h_aliases为主机别名列表。

h_addrtype为地址类型。

h_length为地址类型。

h_addr_list为IP地址，如果该主机有多个网卡，就包括地址的列表。

另外还有几个类似的结构，这里就不一一介绍了。

5、 常见TCP/IP协议的定义：

#define IPPROTO_IP 0

#define IPPROTO_ICMP 1

#define IPPROTO_IGMP 2

#define IPPROTO_TCP 6

#define IPPROTO_UDP 17

#define IPPROTO_RAW 255

具体是什么协议，大家一看就知道了。

套接字的属性

为了灵活使用套接字，我们可以对它的属性进行设定。

1、 属性内容：

//允许调试输出

#define SO_DEBUG 0x0001 /* turn on debugging info recording */

//是否监听模式

#define SO_ACCEPTCONN 0x0002 /* socket has had listen() */

//套接字与其他套接字的地址绑定

#define SO_REUSEADDR 0x0004 /* allow local address reuse */

//保持连接

#define SO_KEEPALIVE 0x0008 /* keep connections alive */

//不要路由出去

#define SO_DONTROUTE 0x0010 /* just use interface addresses */

//设置为广播

#define SO_BROADCAST 0x0020 /* permit sending of broadcast msgs */

//使用环回不通过硬件

#define SO_USELOOPBACK 0x0040 /* bypass hardware when possible */

//当前拖延值

#define SO_LINGER 0x0080 /* linger on close if data present */

//是否加入带外数据

#define SO_OOBINLINE 0x0100 /* leave received OOB data in line */

//禁用LINGER选项

#define SO_DONTLINGER (int)(~SO_LINGER)

//发送缓冲区长度

#define SO_SNDBUF 0x1001 /* send buffer size */

//接收缓冲区长度

#define SO_RCVBUF 0x1002 /* receive buffer size */

//发送超时时间

#define SO_SNDTIMEO 0x1005 /* send timeout */

//接收超时时间

#define SO_RCVTIMEO 0x1006 /* receive timeout */

//错误状态

#define SO_ERROR 0x1007 /* get error status and clear */

//套接字类型

#define SO_TYPE 0x1008 /* get socket type */

2、 读取socket属性：

int getsockopt(SOCKET s, int level, int optname, char FAR * optval, int FAR * optlen)

s为欲读取属性的套接字。level为套接字选项的级别，大多数是特定协议和套接字专有的。如IP协议应为 IPPROTO_IP。

optname为读取选项的名称

optval为存放选项值的缓冲区指针。

optlen为缓冲区的长度

用法：

int ttl=0; //读取TTL值

int rc = getsockopt( s, IPPROTO_IP, IP_TTL, (char *)&ttl, sizeof(ttl));

//来自MS platform SDK 2003

3、 设置socket属性：

int setsockopt(SOCKET s,int level, int optname,const char FAR * optval, int optlen)

s为欲设置属性的套接字。
level为套接字选项的级别，用法同上。
optname为设置选项的名称
optval为存放选项值的缓冲区指针。
optlen为缓冲区的长度

用法：

int ttl=32; //设置TTL值

int rc = setsockopt( s, IPPROTO_IP, IP_TTL, (char *)&ttl, sizeof(ttl));

套接字的使用步骤

1、启动Winsock：对Winsock DLL进行初始化，协商Winsock的版本支持并分配必要的
资源。（服务器端和客户端）

int WSAStartup( WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData )

 

wVersionRequested为打算加载Winsock的版本，一般如下设置：

wVersionRequested=MAKEWORD(2,0)

或者直接赋值：wVersionRequested=2

 

LPWSADATA为初始化Socket后加载的版本的信息,定义如下：

typedef struct WSAData {

WORD wVersion;

WORD wHighVersion;

char szDescription[WSADESCRIPTION_LEN+1];

char szSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN+1];

unsigned short iMaxSockets;

unsigned short iMaxUdpDg;

char FAR * lpVendorInfo;

} WSADATA, FAR * LPWSADATA;

如果加载成功后数据为：

wVersion＝2表示加载版本为2.0。

wHighVersion＝514表示当前系统支持socket最高版本为2.2。

szDescription="WinSock 2.0"

szSystemStatus="Running"表示正在运行。

iMaxSockets＝0表示同时打开的socket最大数，为0表示没有限制。

iMaxUdpDg＝0表示同时打开的数据报最大数，为0表示没有限制。

lpVendorInfo没有使用，为厂商指定信息预留。

该函数使用方法：

WORD wVersion=MAKEWORD(2,0);

WSADATA wsData;

int nResult= WSAStartup(wVersion,&wsData);

if(nResult !=0)

{

//错误处理

}

2、创建套接字：（服务器端和客户端）

SOCKET socket( int af, int type, int protocol );

af为网络地址类型，一般为AF_INET，表示在Internet域中使用。

type为套接字类型，前面已经介绍了。

protocol为指定网络协议，一般为IPPROTO_IP。

用法：

SOCKET sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_IP);

if(sock==INVALID_SOCKET)

{

//错误处理

}

3、套接字的绑定：将本地地址绑定到所创建的套接字上。（服务器端和客户端）

int bind( SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen )

s为已经创建的套接字。

name为socket地址结构，为sockaddr结构，如前面讨论的，我们一般使用sockaddr_in

结构，在使用再强制转换为sockaddr结构。

namelen为地址结构的长度。

 

用法：

sockaddr_in addr;

addr. sin_family=AF_INET;

addr. sin_port= htons(0); //保证字节顺序

addr. sin_addr.s_addr= inet_addr("192.1.8.84")

int nResult=bind(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr));

if(nResult==SOCKET_ERROR)

{

//错误处理

}

4、 套接字的监听：（服务器端）

int listen(SOCKET s, int backlog )

s为一个已绑定但未联接的套接字。
backlog为指定正在等待联接的最大队列长度，这个参数非常重要，因为服务器一般可
以提供多个连接。
用法：

int nResult=listen(s,5) //最多5个连接

if(nResult==SOCKET_ERROR)

{

//错误处理

}

5、套接字等待连接:：（服务器端）

SOCKET accept( SOCKET s, struct sockaddr FAR * addr, int FAR * addrlen )

s为处于监听模式的套接字。
sockaddr为接收成功后返回客户端的网络地址。
addrlen为网络地址的长度。

用法：

sockaddr_in addr;

SOCKET s_d=accept(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr));

if(s==INVALID_SOCKET)

{

//错误处理

}

6、套接字的连结：将两个套接字连结起来准备通信。（客户端）

int connect(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen )

s为欲连结的已创建的套接字。
name为欲连结的socket地址。
namelen为socket地址的结构的长度。

用法：

sockaddr_in addr;

addr. sin_family=AF_INET;

addr. sin_port=htons(0); //保证字节顺序

addr. sin_addr.s_addr= htonl(INADDR_ANY) //保证字节顺序

int nResult=connect(s,(sockaddr*)&addr,sizeof(sockaddr));

if(nResult==SOCKET_ERROR)

{

//错误处理

}

7、套接字发送数据：（服务器端和客户端）

int send(SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags )

s为服务器端监听的套接字。
buf为欲发送数据缓冲区的指针。
len为发送数据缓冲区的长度。
flags为数据发送标记。
返回值为发送数据的字符数。

◆这里讲一下这个发送标记，下面8中讨论的接收标记也一样：

flag取值必须为0或者如下定义的组合：0表示没有特殊行为。

#define MSG_OOB 0x1 /* process out-of-band data */
#define MSG_PEEK 0x2 /* peek at incoming message */
#define MSG_DONTROUTE 0x4 /* send without using routing tables */
MSG_OOB表示数据应该带外发送，所谓带外数据就是TCP紧急数据。
MSG_PEEK表示使有用的数据复制到缓冲区内，但并不从系统缓冲区内删除。
MSG_DONTROUTE表示不要将包路由出去。

用法：

char buf[]="xiaojin";

int nResult=send(s,buf,strlen(buf));

if(nResult==SOCKET_ERROR)

{

//错误处理

}

8、 套接字的数据接收：（客户端）

int recv( SOCKET s, char FAR * buf, int len, int flags )

s为准备接收数据的套接字。
buf为准备接收数据的缓冲区。
len为准备接收数据缓冲区的大小。
flags为数据接收标记。
返回值为接收的数据的字符数。

用法：

char mess[1000];

int nResult =recv(s,mess,1000,0);

if(nResult==SOCKET_ERROR)

{

//错误处理

}

9、中断套接字连接：通知服务器端或客户端停止接收和发送数据。（服务器端和客户端）

int shutdown(SOCKET s, int how)

s为欲中断连接的套接字。
How为描述禁止哪些操作，取值为：SD_RECEIVE、SD_SEND、SD_BOTH。

#define SD_RECEIVE 0x00

#define SD_SEND 0x01

#define SD_BOTH 0x02

用法：

int nResult= shutdown(s,SD_BOTH);

if(nResult==SOCKET_ERROR)

{

//错误处理

}

10、 关闭套接字：释放所占有的资源。（服务器端和客户端）

int closesocket( SOCKET s )

s为欲关闭的套接字。

用法：

int nResult=closesocket(s);

if(nResult==SOCKET_ERROR)

{

//错误处理

}